Диссертация (1092009)
Текст из файла
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ«МОСКОВСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»На правах рукописиЕфремова Екатерина ИгоревнаФазовые равновесия в системах из жидкокристаллическихкарбоновых кислотСпециальность 02.00.04 – «Физическая химия»ДИССЕРТАЦИЯна соискание учёной степени кандидата химических наукНаучный руководитель:кандидат химических наук, доцентКудряшова З.А.Москва – 2017ОглавлениеВведение………………………………………………………………………….5Глава 1……………………………………………………………………………111.1.
Современные понятия о жидкокристаллическом состоянии вещества....................................................................................................................... 111.2. Влияние молекулярной структуры каламитных мезогенов намезоморфные свойства жидкокристаллических систем ............................ 141.3 Особенности молекулярного строения АОБК ...................................... 171.4 Современные модели и теории, описывающие фазовое поведениежидких кристаллов ......................................................................................
261.5 Супрамолекулярные жидкие кристаллы ............................................... 301.6 Самоорганизованные системы на основе карбоновых кислот ............ 331.7 Термодинамика систем на основе жидких кристаллов ........................... 401.8 Преимущества и недостатки методов интерпретации мезофаз ............. 431.9 Физико-химические свойства мезогенов ................................................. 451.10 Современные тенденции применения жидких кристаллов................... 51Глава 2 Экспериментальная часть………………………………………….582. 1.
Объекты исследования ......................................................................... 592.2. Очистка ЖК и приготовление смесей .................................................. 592.3. Методы исследования ........................................................................... 60Глава 3 Обсуждение результатов…………………………………………...693.1. Мезоморфные свойства исследуемых систем ..................................... 703.2 Исследование физико-химических свойств систем ............................. 88Заключение…………………………………………………………………………103Литература……………………………………………………………………...107Приложения…………………………………………………………………….1272СПИСОК СОКРАЩЕНИЙМетоды исследованийДСК – дифференциально-сканирующая калориметрияППМ – политермическая поляризационная микроскопияРФА – рентгенофазовый анализИК – инфракрасная (спектроскопия)SAXS- Малоугловое рассеяния рентгеновских лучейФХМА – физико-химические методы анализаВеществаЖК – жидкий кристаллНЖК – нематический жидкий кристаллСЖК – смектический жидкий кристаллЖКМ – жидкокристаллический материалАОБК – алкилоксибензойные кислоты5ОБК – п-н- пентилоксибензойная кислота6ОБК – п-н- гексилоксибензойная кислота7ОБК – п-н-гептилоксибензойная кислота8ОБК – п-н- октилоксибензойная кислота10ОБК – п-н- децилоксибензойная кислота11ОБК – п-н- ундецилоксибензойная кислотаКР – кристаллическая решеткаЖКД – жидкокристаллические дисплеиCr – кристаллическая фаза3α, β – кристаллические модификации ЖКSm – смектическая фазаSm C – смектическая фаза С, Sm A – смектическая фаза АN – нематическая фазаI – изотропная фазаН-связь - водородная связьХарактеристики соединенийΔε – диэлектрическая анизотропияε – диэлектрическая проницаемостьρ – плотностьS – параметр ориентационного порядка в мезофазеϻ – дипольный момент4ВведениеАктуальность темы исследования и степень ее разработанностиЖидкие кристаллы (ЖК) представляют собой уникальные веществас точки зрения их свойств, значимости для фундаментального пониманиямеханизма молекулярной самоорганизации и их (огромного) успехав практическом применении.
Основной задачей теории ЖК являетсяустановление взаимосвязи их мезоморфных и физико-химических свойств отмолекулярной структуры. Научная проблема создания мезогенных систем,обладающихнеобходимымиэлектрофизическимидлясвойствами,практическогосуществуетприменениядостаточнодавно,нов последнее время техническая база научного эксперимента позволяетмоделировать, сшивать с помощью специфических межмолекулярныхвзаимодействий супрамолекулярные ансамбли [1].
Повышенная локализацияспецифическихмежмолекулярныхвзаимодействийдлямолекулярно-анизотропных систем дает возможность контролируемо влиять на конечныесвойства в интервале, достаточном для реализации различных структури наборов конечных свойств. Одним из наиболее часто реализуемых напрактике взаимодействий остается в настоящее время водородная связь.Водородная связь (Н-связь) является ключевым фактором в пониманиибольшинствавзаимодействийпроисходящихвнутрисложнейшихбиологических систем. Адаптация этих принципов к относительно простыморганическим молекулам существенно обогатила арсенал существующихподходов в конструировании мезогенных молекулярных ансамблей [2, 3].Наиболееиллюстративноэтодемонстрируютжидкокристаллическиематериалы. Так, для квазиодномерных стержнеобразных (каламитных)жидкихкристалловспецифическоемежмолекулярноевзаимодействиепосредством водородных связей является отправной точкой в формированиитех или иных структур и, зачастую, предопределяет конечные свойстваподобных систем [4, 5].5Производные карбоновых кислот часто используются в качестве однойиз составляющих в ЖКМ [6-11].
В большинстве случаев строениеи способность к образованию прочных Н-связей молекул этих соединенийспособствуют обеспечению геометрической анизотропии и термическуюстабильность нового ЖК. Полученные супрамолекулярные материалыпоказывают уникальные физические и мезогенные свойства: в системахиндуцируются различные реентрантные фазы [12–14], возникает модуляциясвета [15], явление оптического затвора [16, 17]. Благодаря этому, ЖКМнаходят применение не только в электрооптике, лазерной технике,термографии, но и в области аналитической химии при осуществлениихимических реакций, при создании ферронематиков и других материаловс заданными свойствами.Поскольку на практике ЖКМ с Н-связью представляет собоймногокомпонентную смесь, актуальной задачей остается выявление общихзакономерностей самоорганизации в таких системах.
Для этого необходимополное экспериментальное исследование основных свойств модельных группи классов соединений, различающихся химическим строением, и изучениединамикивзаимодействияданныхсоединенийдляпрогнозированияматериалов с заданными параметрами.Однимизи моделированиянаиболееклассомудобныхдлясоединенийвсестороннегоподобноготипаизученияявляютсяалкилоксибензойные кислоты (АОБК). Ранее удалось получить в системе пн-гексилоксибензойнаякислота—п-н-гептилоксибензойнаякислотасоединение при мольном соотношении компонентов 1:1 и показать, чтоэлектрофизические свойства нового соединения существенно отличаются отсвойств исходных компонентов [18, 19].
В материалах на основе этих кислотмогут наблюдаться несколько N фаз, между которыми возможны фазовыепереходы при изменении температуры, что можно использовать, например,для создания сенсоров. Это вызвано тем, что молекулы АОБК представляют6собой димеры (олигомеры) и их существование в НЖК подтвержденорентгеновскими и диэлектрическими [20, 21] измерениями. Системы на ихоснове как с мезогенами так и с немезогенами, демонстрируют богатыйфазовый полиморфизм и также неоднократно исследовались на предметвыявления закономерностей [22–24], а склонность к димеризации приводитк получению разнообразных наборов геометрических конфигураций [25], чтоособенно становится актуально для систем с соотношением компонентовотличных от 1:1, для которых ожидается появление реентратных фаз [26].Постановка цели и задачи исследованияЦель работы.
Установление закономерностей влияния длины концевыхзаместителей и типа мезоморфизма в бинарных системах ЖК на основныефизико-химические свойства в этих системах.Для достижения поставленной цели решались следующие основныезадачи:− изучить фазовое состояние, мезоморфизм в бинарных системахгомологов АОБК с различными длинами алифатических заместителейи разным типом мезоморфизма.− с использованием набора методов ФХМА проанализировать влияниедлин алифатических заместителей молекул АОБК в системах надиэлектрические, оптические и объемные свойства.− установитькорреляциимеждужидкокристаллическими(ЖК)свойствами изученных систем и их составом, структурой исходныхкомпонентов.− выявить признаки, позволяющие предсказывать тип взаимодействия всистемах на основе карбоновых кислот.7Методы и методология исследованияПри выполнении работы методы исследования были выбраны, исходяиз поставленных задач, и включали: поляризационную политермическуюмикроскопию(ППМ),дифференциальносканирующуюкалориметрию(ДСК), диэлькометрию, дилатометрию, рентгенофазовый анализ (РФА),малоугловое рассеяние (SAXS).Научная новизна работы1.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
